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Kernkraft

Ein weiteres wichtiges Thema, welches fast ausschließlich durch die AfD-Bundestagsfraktion in die öffentliche Diskussion gebracht wird, ist die Nutzung der Kernkraft. Auch bei diesem Thema arbeiten wir mit internationalen Wissenschaftlern zusammen.

Die in Deutschland stehenden Kernkraftwerke sind die sichersten der Welt. Trotzdem sollen sie 2022 endgültig stillgelegt werden. Wenn der Regierung die Vermeidung von CO₂-Emissionen so wichtig sind, müssten sie ehrlicherweise Kernkraft weiter nutzen und die Erforschung neuer Reaktortypen fördern.  Wir arbeiten mit mehreren Kern-Physiker zusammen, die intensiv an neuen Reaktortypen arbeiten, den sogenannten Reaktoren der Generation IV.

 

Geschichte der Kernenergie

Die Nutzung der stärksten der vier Naturkräfte, der Kernkraft, begann in schwierigen Zeiten. Als Otto Hahn, Fritz Straßmann und Lise Meitner am Kaiser-Wilhelm-Institut in Berlin-Wannsee kurz vor dem zweiten Weltkrieg entdeckten, dass schwere Atomkerne „zerplatzen“ können, wurde der wissenschaftlichen Welt sofort bewusst, welches unglaubliche Potential in dieser Entdeckung steckt. Mit dem Manhattan-Projekt begannen die USA ein geheimes Großprojekt zum Bau einer Atombombe. Somit war die erste Nutzung eine militärische, und daran orientierten sich auch die Entwicklungen von Kernkraftwerken.

 

Die heute üblichen „Druckwasserreaktoren“ und die heute übliche Handhabung von Kernbrennstoffen sind das Ergebnis militärischer Überlegungen aus den 1940er Jahren, bei denen wirtschaftliche Überlegungen und Umweltgesichtspunkte keine Rolle spielten. Mit festen Brennelementen wollte man die Prozesskette vorverlagern und diese einsatzbereit in U-Boot-Reaktoren als Brennstoff einbauen. Auch die anschließende Aufarbeitung abgebrannter Brennelemente, das sogenannte PUREX-Verfahren, ist ausgerichtet auf die Extraktion von waffenfähigem Plutonium und Uran, nicht aber auf eine saubere Abfallbehandlung. Daran hat sich bis heute nichts Wesentliches geändert. Die U-Boot-Reaktoren wurden zu Großkraftwerken für die zivile Stromversorgung ausgebaut, und das PUREX-Verfahren erlaubt eine etwas bessere Nutzung des Brennstoffs.

 

Kernreaktoren der Generation IV sind kein neues Konzept.

 

Alvin Weinberg, der Erfinder des Druckwasserreaktors, erkannte schon früh, dass es für zivile Anwendungen erheblich bessere Lösungen gibt. Mit seinem Team am Oak-Ridge-Nationallabor entwickelte er in den späten 1960er Jahren den „Flüssigsalzreaktor“ (Molten Salt Reactor, MSR), ein System ohne feste Brennelemente und eigener Aufarbeitungsanlage während des Betriebs. Der Reaktor lief jahrelang ohne große Probleme, bis ihm vom Staat der Geldhahn zugedreht wurde, da ein anderes Konzept wichtiger schien: Der natriumgekühlte schnelle Reaktor (Sodium-Cooled fast Reactor, SFR). Doch auch diese Entwicklung wurde nach wenigen Jahren wieder eingestellt. Forschung und Entwicklung schien nicht mehr nötig, denn die Druckwasserreaktoren liefen ja.

 

Nun gut, sie liefen, aber sie haben auch ihre Probleme. Das bekannteste ist die „Kernschmelze“, die auftreten kann, wenn alle Kühlsysteme ausfallen. Technisch hat man das zwar gut im Griff, aber der Aufwand verringert die ohnehin geringe Effizienz der Kraftwerke erheblich. Hinzu kommt die umständliche Prozesskette von der Urananreicherung über die Fertigung der Brennelemente, bis hin zur Entsorgung derselben. Auch gehen Druckwasserreaktoren verschwenderisch mit dem geförderten Uran um, denn sie verbrennen nur 1% davon. Es ist allein den hohen Ölpreisen zu verdanken, dass sich die Druckwasserreaktoren auch im zivilen Bereich durchsetzen konnten.

 

Auch weitere Konzepte wurden nach dem zweiten Weltkrieg ausprobiert, so der Hochtemperaturreaktor HTR mit Graphitkugeln und Heliumkühlung, oder – in der Sowjetunion – der bleigekühlte schnelle Reaktor (Lead-Cooled fast Reactor LFR). Letzterer lief auch sehr erfolgreich in U-Booten, während der HTR in Deutschland ausprobiert wurde, schließlich aber der antinuklearen Stimmung nach dem Unfall von Tschernobyl zum Opfer fiel. Schließlich wurde weltweit kaum noch an der Entwicklung dieser Konzepte gearbeitet.

 

 

Neuer Spirit für Generation IV Reaktoren

 

So gründete sich 2001 als zwischenstaatliche Kooperative das Generation-IV-Forum. Ziel war und ist es, eben diese und weitere zukunftsweisende Konzepte zur friedlichen Nutzung der Kernkraft zu fördern und voranzubringen. Unmittelbar als zukunftsweisend wurden sechs Konzepte ausgewählt, neben dem bereits erwähnten MSR, dem SFR, dem LFR und dem HTR noch der „gasgekühlte Reaktor“ GFR und der superkritische wassergekühlte Reaktor SCWR. Der GFR hat sich als nicht sehr vielversprechend erwiesen und wird momentan nicht aktiv verfolgt, während der SCWR nur eine Weiterentwicklung der heutigen Druckwasserreaktoren, und dies auch nur überwiegend im nicht-nuklearen Teil, ist. Als das Konzept mit den größten Erfolgsaussichten gilt der Flüssigsalzreaktor MSR.

 

Vorteile und Ausblick

 

Flüssigsalzreaktoren haben mehrere Vorteile. Der Wegfall der gesamten Prozesskette für die Herstellung und Entsorgung der Brennelemente hat erhebliche Einsparungen zur Folge. Ein flüssiger Brennstoff bietet außerdem die Möglichkeit der Aufarbeitung während des Reaktorbetriebs. Hinzu kommt eine erhöhte Sicherheit durch sogenannte Schmelzsicherungen, die dafür sorgen, dass – egal in welchem Betriebszustand – eine Kernschmelze immer ausgeschlossen bleibt.

Es ist daher nicht überraschend, dass sich heute viele Startups auf Flüssigsalzreaktoren konzentrieren und die abgebrochenen Entwicklungen aus den 1960er Jahren zur Kommerziellen Reife führen wollen. Aber auch die anderen Konzepte werden weiterentwickelt, da sie Vorteile bieten. So kann man mit einem Hochtemperaturreaktor preiswert und emissionsfrei Wasserstoff und somit synthetische Kraftstoffe herstellen. Die Anwendungen gehen also weit über die Stromproduktion hinaus und bieten die Aussicht einer fast vollständig emissionsfreien Infrastruktur und Wirtschaft.

Eine hohe Effizienz geht immer einher mit viel Natur. Flächen- und Ressourcenverbrauch vieler Generation-IV-Konzepte ist minimal, einige sind (bei gleicher Leistung) sogar so klein, dass man sie komplett unterirdisch errichten kann. Verglichen mit den „Erneuerbaren Energien“ bleibt der Natur 100  bis 1000 mal so viel Fläche erhalten. Der Uranverbrauch kann um einen Faktor 100 reduziert werden, genau so die Abfallmenge. Ein geologisches Endlager wird bei einigen Konzepten sogar komplett überflüssig.

Flüssigsalz, oder allgemeiner Flüssigkernreaktoren (inzwischen gibt es weitere Konzepte wie den Dual Fluid Reaktor aus Deutschland) sind überdies sehr gut regelbar, sie folgen dem Strombedarf ohne aktive Regelung. Umgekehrt regeln sie sich selbst ab, wenn die Leistung nicht abgeführt wird. Das ohnehin hohe Sicherheitsniveau heutiger Leichtwasserreaktoren würde erheblich gesteigert werden – Unfälle mit Freisetzung auch nur ansatzweise relevanter Mengen radioaktiver Stoffe inhärent ausschließbar. Dabei sind sie mit Gestehungskosten von rund 1 bis 2 Cent je Kilowattstunde auch extrem kostengünstig. Umweltfreundliche Technologien wie Recycling wären marktwirtschaftlich machbar. Sie bieten auch eine universelle Brennstoffverwertung, sogar mit dem häufigeren Thorium (Th-232). Allein aktuelle Restbrennstoffinventare reichen für einige Jahrhunderte Vollversorgung mit Elektroenergie.

Flüssigbrennstoffreaktoren bieten somit viele Vorteile, weshalb sie als wichtiger Bestandteil der Energie- und Umweltpolitik von der AfD befürwortet werden.